[发明专利]一种PCR扩增系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种PCR扩增系统及其控制方法，该系统包括用于放置样本试剂的试剂放置单元、用于检测样本试剂实时温度的温度检测单元、用于调节样本试剂温度的温度调节单元、用于传输数据或控制指令的处理器、用于实时检测样本试剂中目标物含量的光学检测单元及用于自动控制的上位机；温度检测单元及温度调节单元均与处理器连接，处理器及光学检测单元均与上位机连接。本发明实施能够实现自动化程度高、成本低，实时定量检测、准确率高且便于推广，可广泛应用于聚合酶链反应技术领域。

技术领域

本发明涉及聚合酶链反应技术领域，尤其涉及一种PCR扩增系统及其控制方法。

背景技术

由Kary Mullis于1983年开发的聚合酶链反应(Polymerase chain reaction，PCR)技术已经发展成为众所周知的方法，并被广泛应用于生物学和医学研究。应用该技术，可获得DNA的自然复制过程和特异性DNA分子片段的体外扩增，在各种病原微生物和寄生虫的检测中得到推广应用。PCR系统分为变性、退火和延伸3个阶段：当试剂加热到95℃左右时，双链DNA解离为单链DNA，与引物结合进行下一轮反应，称为模板DNA变性阶段；当系统温度降至55℃时，单链DNA的模板与引物结合，根据互补碱基配对原理，称为模板DNA与引物的退火阶段；在Taq-DNA聚合酶的作用下，以dNTP为反应物，以靶序列为模板，按照互补碱基配对和半保守复制的原则，将单链DNA模板与引物结合，形成与模板DNA链互补的半保留复制链，称为引物阶段的延伸。周期变性、退火及延伸需要一段时间，在周期变性、退火及延伸重复过程中，可以获得更多的半保留复制链作为下一个周期的新模板，基因在2-3小时内扩增数百万次。因此PCR技术提供了一种利用生物和化学成分进行酶促扩增，扩增数量级DNA分子的方法，从而上加快了生物和医学领域的研究步伐。

PCR机器包括常规PCR和定量实时PCR(qPCR)，常规PCR对扩增产物的检测一般依赖于电泳凝胶分析，耗时长且难以对目标分子进行定量。与常规PCR相比，qPCR可以定量输出结果，但是qPCR成本通常是常规PCR技术的10倍左右，成本高，对操作者的水平依赖程度高，自动化程度低，不适合社区医院、家庭使用，不便于推广使用。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的是提供一种PCR扩增系统及其控制方法，能够实现自动化程度高、成本低，实时定量检测、准确率高且便于推广。

第一方面，本发明实施例提供了一种PCR扩增系统，包括试剂放置单元、温度检测单元、温度调节单元、处理器、上位机及光学检测单元；所述温度检测单元及所述温度调节单元均与所述处理器连接，所述处理器及所述光学检测单元均与所述上位机连接；其中，

所述试剂放置单元，用于放置样本试剂；

所述温度检测单元，用于检测样本试剂的实时温度；

所述温度调节单元，用于调节样本试剂的温度；

所述光学检测单元，用于实时检测样本试剂中目标物的含量；

所述处理器，用于将所述实时温度发送给所述上位机，并根据上位机的控制指令对所述温度调节单元进行控制；

所述上位机，用于根据所述实时温度及目标温度对所述温度调节单元进行自动控制调节。

可选地，所述温度检测单元包括PT1000温度传感器及MAX31865温度采集模块，所述PT1000温度传感器与所述MAX31865温度采集模块连接，所述MAX31865温度采集模块连接所述处理器。

可选地，所述温度调节单元包括TEC制冷器及H桥逻辑控制电路，所述TEC制冷器连接所述H桥逻辑控制电路，所述H桥逻辑控制电路连接所述处理器。

可选地，所述TEC制冷器还包括热传导结构，所述热传导结构用于对TEC制冷器进行散热。

可选地，所述热传导结构包括导热管、散热器或电风扇中的至少一种。